鑄造工藝課程設計說明書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 紙上，通過課程設計我們學會了很多課本上沒有的知識。 本設計的技術要求工藝設計學生要在規定的時間（3 周）內，必須完成一個中等復雜程度零件的鑄造工藝設計，并完成采用機器造型的主要鑄造技術文件匯（編）制工作。采用 CAD 出圖，如有條件可以進行三維設計和動態模擬。華鑄 模擬軟件可以開放使用。具體任務包括：零件圖 1 張（A4），鑄造工藝圖 1 張（A3 彩色），模板裝配圖 1 張（A4），芯盒圖（或裝配圖）1 張（A4），鑄型裝配圖 1 張（A4），鑄造工藝卡 1 張（A4），設計說明書 1 份（A4） 本課題的發展現狀由計算機、網絡技術、傳感技術、人工智能所構成的信息技術近年來在鑄造生產中得到更為廣泛的應用，這正在改變著鑄造生產的面貌，可以說現代鑄造技術的主要特征就是將傳統的鑄造工藝與信息技術融為一體。快速原型技術在鑄造生產中的應用也有了新的發展，它除了可應用于制造新產品試制用的摸樣及熔模鑄造的蠟模外，還可用于直接造出酚醛樹脂殼型、殼芯，他們可直接用來裝配成砂型。在德國震壓造型正在逐步被其它先進的造型設備所取代，而到 1999 年垂直分型無箱射壓造型、氣流——氣壓造型、空氣沖壓造型這三類造型線的生產能力之和已占有 77%，居于主導地位。國外近年來在智能化型砂質量控制方面有很大發展，特點是利用計算機輔助對型砂質3 / 29量進行預防性控制。 本領域存在的問題由于技術水平和裝備條件等限制,我國鑄造業還不能完全生產出國內各行業所急需的一些關鍵鑄件,特別是一些高難度、高要求的鑄件。要改變目前這種狀況,就必須加大鑄造企業的重組和結構調整,發展專業化生產,進一步擴大優勢企業的規模,提高企業的工藝和裝備水平，必須加大科技投入,建立企業的研發中心并實行產學研三結合的研發體制,推動自主創新，必須把環境保護和勞動保障當作一件大事抓緊抓好，必須大力降低能耗和原材料消耗，必須進一步培養鑄造方面的專業人才,加強職工隊伍的技術培訓,提高全行業職工的技術與勞動素質。 本設計的指導思想鑄造工藝課程設計總的程序是：根據已下達的課題任務－零件圖進行詳細的工藝分析后，繪制出鑄造工藝圖。以工藝圖為依據，設計出模板圖和芯合圖，再繪制鑄型裝配圖（合箱圖），最后編寫設計說明書和工藝卡。 本設計擬解決的關鍵問題通過閱讀圖紙，應著重了解以下各點：（1）了解鑄造零件的結構形狀及各投影間的關系，建立零件形狀的明確完整的立體概念，以保證工藝設計及各項設計制圖工作的順利進行；（2）弄清零件圖的各項尺寸，并著重記錄鑄造零件的重量，主要壁厚及最大壁厚，零件最大尺寸（長寬高輪廓尺寸），以供工藝設計使用；（3）零件各項公差要求，零件加工位置及零件各項加工要求（包括邊面光潔度），并對加工方法做初步了解；（4）零件材質及性能要求，以及圖紙上指出的各項特殊技術要求。4 / 292 設計方案零件結構的鑄造工藝性是指零件的結構應符合鑄造生產的要求，易于保證鑄件品質，簡化鑄件工藝過程和降低成本。審查、分析應考慮如下幾個方面：鑄件應有合適的壁厚，為了避免澆不到、冷隔等缺陷，鑄件不應太薄。鑄件結構不應造成嚴重的收縮阻礙，注意薄壁過渡和圓角 鑄件薄厚壁的相接拐彎等厚度的壁與壁的各種交接，都應采取逐漸過渡和轉變的形式，并應使用較大的圓角相連接，避免因應力集中導致裂紋缺陷。鑄件內壁應薄于外壁 鑄件的內壁和肋等，散熱條件較差，應薄于外壁，以使內、外壁能均勻地冷卻，減輕內應力和防止裂紋。壁厚力求均勻，減少肥厚部分，防止形成熱節。利于補縮和實現順序凝固。防止鑄件翹曲變形。避免澆注位置上有水平的大平面結構。 零件的材質分析鑄件成型材料為蠕墨鑄鐵，蠕墨鑄鐵是在鑄鐵材料方面介于球墨鑄鐵與灰鑄鐵之間的一種材科。蠕蟲狀石墨是介于球伏與片狀之間的一種過渡型石墨，因而使這種鑄鐵的材質性能也介于球墨鑄鐵與灰鑄鐵之間。簡要地說，蠕墨鑄鐵具有接近于球墨鑄鐵的強度、剛性，一定的韌性，良好的耐磨性；另一方面，它又具有接近于灰鑄鐵的鑄造性能和熱傳導性能，因此這種鑄鐵材料愈來愈引起人們的注意，并且巳開始在生產上獲得了應用。它具有獨特的性能，在汽車發動機、排氣管、玻璃模具、柴油機缸蓋、制動零、件剎車盤等方面應用取得了良好的效果。其化學成分：（見下表 21），蠕鐵的碳當量高，加稀土合金后又使鐵水得到凈化，因而使它具有較好的流動性。在碳當量相同的情況下，蠕鐵和灰鑄鐵的流動性相似。蠕鐵的收縮也介于灰鑄鐵和球鐵5 / 29之間，澆注系統可按灰鑄鐵進行設計。但對致密性要求較高，壁厚相差較大的復雜鑄件，要采用球鐵的澆注和補縮系統。蠕鐵兼有灰鑄鐵和球鐵的良好性能，抗拉強度和屈服強度高于灰鑄鐵，相當于鐵素體球鐵。導熱性接近于灰鑄鐵，因而鑄造工藝方便、簡單、成品率高。蠕鐵有較好的抗生長和抗氧化性能，蠕鐵的耐磨性為中國標準 HT300的 倍以上，比高磷鑄鐵高 1 倍，而與磷銅鈦鑄鐵相近。表 21 ZG230450 的化學成分 (%)化學成分 C Si Mn S P含量 ~% ~% %~% % % 支座工藝設計的內容和要求產品生產性質——大批量生產,零件材質——RuT300,零件的外型示意圖如圖 所示，支座的零件圖如圖 所示，支座的外形輪廓尺寸為 160mm135mm100mm，主要壁厚 18mm，最大壁厚 20mm，為一小型鑄件；鑄件除滿足幾何尺寸精度及材質方面的要求外，無其他特殊技術要求。6 / 29圖 支座外型示意圖 圖 支座零件圖 支座結構的鑄造工藝性分析零件結構的鑄造工藝性是指零件的結構應符合鑄造生產的要求，易于保證鑄件品質，簡化鑄件工藝過程和降低成本。審查、分析應考慮如下幾個方面：鑄件應有合適的壁厚，為了避免澆不到、冷隔等缺陷，鑄件不應太薄。鑄件結構不應造成嚴重的收縮阻礙，注意薄壁過渡和圓角 鑄件薄厚壁的相接拐彎等厚度的壁與壁的各種交接，都應采取逐漸過渡和轉變的形式，并應使用較大的圓角相連接，避免因應力集中導致裂紋缺陷。鑄件內壁應薄于外壁 鑄件的內壁和肋等，散熱條件較差，應薄于外壁，以使內、外壁能均勻地冷卻，減輕內應力和防止裂紋。壁厚力求均勻，減少肥厚部分，防止形成熱節。 利于補縮和實現順序凝固。防止鑄件翹曲變形。避免澆注位置上有水平的大平面結構。對于支座的鑄造工藝性審查、分析如下：支座的輪廓尺寸為160mm135mm100mm。砂型鑄造條件下該輪廓尺寸允許的最小壁厚查《鑄造工藝學》7 / 29表 321 得：最小允許壁厚為 3～4 mm。而設計支座的最小壁厚為 10mm。符合要求。支座設計壁厚較為均勻，兩壁相連初采用了加強肋，可以有效構成熱節，不易產生熱裂。 造型造芯方法的選擇制造鑄型和型芯的工藝過程稱為造型和造芯。造型、造芯是砂型鑄造的最基本的工序，造型時用模樣形成砂型的型腔，澆注后形成鑄件外部輪廓。造芯時用芯盒制成型芯，置于鑄型中經澆注后大多形成鑄件的內部輪廓。通常分為手工造型和機器造型兩大類。砂型鑄造工藝設計中依據實際的生產條件和生產批量，在保證交貨期限的，質量要求下選擇成本最低，生產組織最便捷的造型及制芯方法。支座的輪廓尺寸為 160mm135mm100mm，鑄件尺寸較小，屬于中小型零件且要大批量生產。采用濕型粘土砂造型靈活性大，生產率高，生產周期短，便于組織流水生產，易于實現機械化和自動化，材料成本低，節省烘干設備、燃料、電力等，還可延長砂箱使用壽命。因此，采用濕型粘土砂機器造型，模樣采用金屬模是合理的。在造芯用料及方法選擇中，如用粘土砂制作砂芯原料成本較低，但是烘干后容易產生裂紋，容易變形。在大批量生產的條件下，由于需要提高造芯效率，且常要求砂芯具有高的尺寸精度，此工藝所需的砂芯采用熱芯盒法生產砂芯，以增加其強度及保證鑄件質量。選擇使用射芯工藝生產砂芯。采用熱芯盒制芯工藝熱芯盒法制芯，是用液態固性樹脂粘結劑和催化劑制成的一種芯砂，填入加熱到一定的芯盒內，貼近芯盒表面的砂芯受熱，其粘結劑在很短的時間內硬化。而且只要砂芯表層有數毫米的硬殼即可自芯取出，中心部分的砂芯利用余熱可自行硬化。 澆注位置的選擇與分型面的選擇 澆注位置的選擇工藝設計鑄件的澆注位置是指鑄件在澆注時在鑄型中所處的位置。考慮的原則:鑄8 / 29件的主要加工面、主要工作面和受力面應盡量放在底部或側面，以防止產生砂眼、氣孔、夾渣等缺陷；對于凝固體收縮率較大的鑄造合金，應滿足順序凝固的原則，鑄件厚實部分應盡可能置于上方，利于設置冒口補縮；有利于砂芯的定位、固定和排氣，盡量避免吊芯和懸臂砂芯；大平面應置于下部或傾斜位置，一方夾砂等缺陷。有時為了方便造型，可采用“橫做立澆”、“平做立澆”的方法；鑄件的薄壁部分應置于鑄